JP4159941B2

JP4159941B2 - 場所打ち杭の施工法

Info

Publication number: JP4159941B2
Application number: JP2003278107A
Authority: JP
Inventors: 善則谷口; 聡滝沢; 康夫渡邊; 素子木戸
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: JP2005042420A

Description

本発明は、液状化対策を施した場所打ち杭の施工法に関する。

液状化地盤の対策方法としては、１）地盤に生じる過剰間隙水圧を速やかに消散させる方法、２）液状化する地盤をあらかじめ固結させる、または地盤の密度を増加させる方法、３）構造物を支える基礎に十分な耐力をもたせる方法などが挙げられる。

具体的には、前記１）はグラベルドレーンなどを地盤に配置し、地震動により生じる過剰間隙水圧を速やかに消散させることにより地盤を液状化させない工法である（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
前記２）はセメントミルクや薬液の注入などにより地盤改良して固結度を上げる、またはサンドコンパクションパイルなどにより地盤に振動を与えて地盤の密度を増加させることで液状化させない工法である。
前記３）は構造物を支持する基礎を大型化し、液状化により水平抵抗が減少しても十分に上部構造物を支持できるようにする工法である（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。
また、鋼管杭の周面に排水ドレーンを配置し、過剰間隙水圧の上昇を抑えて液状化対策とする技術もある（例えば、非特許文献１参照）。
特開２００１−３３６１４０号公報特開平１１−５０４４１号公報特開２００３−９００３７号公報特開２００１−８１７７０号公報 SUMITOMO METALS (SMハイドレーンパイル)「平成１５年５月２６日検索」＜http://www.sumitomometals.co.jp/construction-materials/civil-engineering/smhighdrain-pile.html＞

特許文献１〜４及び非特許文献１に開示の技術は、ＰＨＣ杭、鋼管杭などの既製杭を対象とするものであり、場所打ち杭の施工においても、液状化対策が望まれる。

本発明の課題は、場所打ち杭において、過剰間隙水圧の上昇を抑えたり地盤密度を高めたりして液状化を抑制することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば、図７に示すように、地盤に場所打ち杭２６を構築するとともに、その杭周面に沿って透水層２４または吸水膨張層２４を形成する場所打ち杭の施工法であって、
前記地盤の軟弱地盤を掘削して大径孔２を形成し、さらに支持層４に達するまで掘削して前記大径孔２より小径の杭孔３を形成し、
次に、前記杭孔３まで鉄筋籠２１を建て込んだ後、前記大径孔２において前記鉄筋籠２１の周囲に、前記杭孔３より大径の管状の遮水材２２を設置し、
次に、遮水材２２の外側に透水層２４または吸水膨張層２４を形成し、
次に、前記鉄筋籠２１内にコンクリート２５を打設することによって場所打ち杭２６を構築することを特徴とする。

このように、場所打ち杭の周面に沿って透水層を形成しておけば、地震動により生じる過剰間隙水を杭周面の透水層に逃がせるので、過剰間隙水圧の上昇を抑えて液状化を抑制できる。

また、場所打ち杭の周面に沿って吸水膨張層を形成しておけば、杭周面の吸水膨張層に地下水が流入して、その吸水膨張層が膨張するので、地盤密度を高めて液状化を抑制できる。

また、透水層または吸水膨張層との縁を切る遮水材を設置しておくことで、コンクリート打設による場所打ち杭構築時における杭周面の透水層または吸水膨張層へのコンクリートの回り込みを防止して、透水層または吸水膨張層を確実に形成できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の場所打ち杭の施工法であって、例えば、図１及び図５に示すように、前記透水層２４は、ポーラスコンクリートや砕石などの透水性の高い材料２３を投入することにより施工することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の場所打ち杭の施工法であって、例えば、図１及び図５に示すように、前記吸水膨張層２４は、石灰などの吸水により膨張する材料２３を投入することにより施工することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、地震動により生じる過剰間隙水を場所打ち杭周面の透水層に逃がせることにより、過剰間隙水圧の上昇を抑えて液状化を抑制できる。
そして、排水機能を持たせた場所打ち杭なので、既製杭より大径の杭径にも対応でき、また、狭隘な現場、空頭制限のある現場での施工にも有利である。
さらに、排水機能を持たせた鋼管杭との対比において、液状化層に対応して透水層（排水層）の厚さを変えることができ、現場に即した排水機能を設定できるメリットもある。

また、場所打ち杭周面の吸水膨張層に地下水が流入して、その吸水膨張層が膨張することにより、地盤密度を高めて液状化を抑制できる。
しかも、場所打ち杭周囲のみを膨張させるため、周辺構造物に対する影響が小さく、他に変状を与えずに必要な個所だけ改良が行えるメリットがある。また、膨張することにより場所打ち杭周囲の地盤を強化すると同時に、地盤と杭との周面摩擦を増加する効果も見込まれる。

また、透水層または吸水膨張層との縁を切る遮水材を設置しておくことにより、コンクリート打設による場所打ち杭構築時における杭周面の透水層または吸水膨張層へのコンクリートの回り込みを防止して、透水層または吸水膨張層を確実に形成できる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本発明に係る場所打ち杭の施工は、具体的にはコンクリート打設前において、例えば図１に示すように、鉄筋籠２１の周囲に遮水材２２を設置しておく。そして、その遮水材２２の周囲に透水性材料（または吸水膨張性材料）２３を投入して透水層（または吸水膨張層）２４を形成する。その後、コンクリートを打設して場所打ち杭を構築する。

〔第１の実施の形態〕
この実施形態は、遮水材２２の周囲に透水性材料２３を投入して透水層２４を形成してから、コンクリートを打設して場所打ち杭を施工するものである。
具体的には、先ず、図２に示すように、軟弱地盤１に鋼管によるスタンドパイプ１１を建て込みながらハンマーグラブ１２により掘削する。
所定深度まで掘削したら、ハンマーグラブ１２を抜いて、図３に示すように、削孔ビット１３による支持層４に達するまで掘削する。このとき、スタンドパイプ１１内が大径孔２となっており、削孔ビット１３により杭孔３が形成される。なお、大径孔２は地震時に発生する液状化層５に対応する長さに掘削する。

所定深度まで杭孔３を掘削したら、削孔ビット１３を抜いて、図４に示すように、杭孔３まで鉄筋籠２１を建て込む。
そして、大径孔２において、鉄筋籠２１の周囲にコルゲートパイプによる遮水材２２を設置する。ここで、遮水材２２は、スパイラル管でも良く、他の遮水管や遮水性シート等の安価な材料を用いれば良い。
次に、大径孔２内に、図５に示すように、ポーラスコンクリートや砕石などの透水性の高い材料、即ち、透水性材料２３を投入する。これにより遮水材２２の外側に透水層２４が形成される。

その後、図６に示すように、鉄筋籠２１内にトレミー管１５を挿入してコンクリート２５を打設する。ここで、大径孔２において、鉄筋籠２１の周囲に遮水材２２を設けて縁を切ることにより、コンクリート２５が透水性材料２３に回り込むのが防止される。
こうして打設したコンクリート２５が固化して、図７に示したように、場所打ち杭２６が構築される。なお、スタンドパイプ１１は、透水層２４の形成またはコンクリート２５打設後に図７のように抜き去る。

以上のように、杭周面に透水層２４を備える場所打ち杭２６によれば、地震時に発生する液状化層５の過剰間隙水を杭周面の透水層２４に逃がして排水するので、過剰間隙水圧の上昇を抑えて液状化を抑制できる。
そして、このように排水機能を持たせた場所打ち杭２６なので、例えば既製杭（ＰＨＣ杭）では杭径が１，２００ｍｍまでであるのに対し、それ以上に大径の杭径にも対応でき、また、狭隘な現場、空頭制限のある現場での施工に優位性がある。
さらに、鋼管杭に排水機能を持たせたものと比較した場合、液状化層５に対応して排水層となる透水層２４の厚さを変えることができ、現場に即した排水機能を設定できるメリットがある。

〔第２の実施の形態〕
この実施形態は、前述した第１の実施形態における透水層に代えて吸水膨張層２４を施工したものである。
即ち、図１と図５〜図７において、大径孔２内に、石灰や膨張コンクリートなどの吸水膨張性の高い材料、即ち、吸水膨張性材料２３を投入して、遮水材２２の外側に吸水膨張層２４を形成する。

こうして杭周面に吸水膨張層２４を備えた場所打ち杭２６によれば、杭周面の吸水膨張層２４に地下水が流入することにより、その吸水膨張層２４が膨張するので、地盤密度を高めて液状化を抑制できる。
しかも、このように場所打ち杭２６の周囲のみを膨張させるだけなので、周辺構造物に対する影響が小さく、即ち、他に変状を与えずに必要な個所だけ改良が行えるメリットがある。また、膨張することにより場所打ち杭２6の周囲の地盤を強化すると同時に、地盤と杭２６との周面摩擦を増加する効果も見込まれる。

なお、以上の実施の形態においては、スタンドパイプ１１を用いて大径孔２を確保するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、大径孔２を掘削しておくだけでも良い。
また、掘削方法も任意であり、その他、具体的な手法等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用した一実施の形態の構成を示すもので、場所打ち杭施工部の概略斜視図である。本発明を適用する一例としての場所打ち杭施工手順を示すもので、スタンドパイプ建て込みを示した概略縦断面図である。削孔ビットによる掘削を示した概略縦断面図である。鉄筋籠建て込みを示した概略縦断面図である。透水性材料（または吸水膨張性材料）投入を示した概略縦断面図である。コンクリート打設を示した概略縦断面図である。場所打ち杭完成を示した概略斜視図である。

符号の説明

１地盤
２大径孔
３杭孔
４支持層
５液状化層
１１スタンドパイプ
２１鉄筋籠
２２遮水材
２３透水性材料または吸水膨張性材料
２４透水層または吸水膨張層
２５コンクリート
２６場所打ち杭

Claims

地盤に場所打ち杭を構築するとともに、その杭周面に沿って透水層または吸水膨張層を形成する場所打ち杭の施工法であって、
前記地盤の軟弱地盤を掘削して大径孔を形成し、さらに支持層に達するまで掘削して前記大径孔より小径の杭孔を形成し、
次に、前記杭孔まで鉄筋籠を建て込んだ後、前記大径孔において前記鉄筋籠の周囲に、前記杭孔より大径の管状の遮水材を設置し、
次に、遮水材の外側に透水層または吸水膨張層を形成し、
次に、前記鉄筋籠内にコンクリートを打設することによって場所打ち杭を構築することを特徴とする場所打ち杭の施工法。
前記透水層は、ポーラスコンクリートや砕石などの透水性の高い材料を投入することにより施工することを特徴とする請求項１に記載の場所打ち杭の施工法。
前記吸水膨張層は、石灰などの吸水により膨張する材料を投入することにより施工することを特徴とする請求項１に記載の場所打ち杭の施工法。